1. 포구 속도 레이더 파라미터의 예비 평가
1.1. 서론
1.2. MVR의 바람직한 기본적인 성능
1.3. 서로 다른 포구 속도에 대한 측정 거리 영역
1.4. MVR 기술적 파라미터의 예비 평가
1.4.1. Doppler Antenna Section (DAS)
1.4.2. Digital Section (DS)
1.5. 고속 푸리에 변환 및 디지털 신호 처리
2. MVR - 기본 시험 개념
2.1. MVR 시험
2.2. 투영 포탄 속도의 측정
2.3. MVR 하부시스템 성능 시험
2.3.1. 최대 탐지 거리
2.3.2. 안테나 패턴 측정
2.3.3. 송신기, 수신기, 프로세서 성능 시험
1. 포구 속도 레이더 파라미터의 예비 평가
1.1. 서론
이 보고서의 목적은 요구하는 MVR 성능을 제공하기 위하여 선택해야 하는 포구 속도 레이더의 주요 기술적 변수의 예비 평가를 입수하는 것이다.
MVR은 휴대용 또는 차량에 탑재되어 배터리로 동작되는 장치이다. MVR은 최신 극초단파 전자 공학 및 고도로 구성된 DSP(digital signal processing) 회로를 포함하는 예술적 과학의 경지에 기초한 원리로 설계된다. 이러한 접근은 최소한의 크기 및 비용으로 요구하는 성능과 신뢰성을 확보하게 해준다.
다음의 그림은 MVR을 간소화한 구성도이다. MVR은 DAS(Doppler Antenna Section) 및 DS(Digital Section) 두 개의 주요 요소로 구성되어 있으며 케이블로 연결되어 있다.
DAS 부분은 송신(Tx) 및 수신(Rx) 안테나, 송신기 채널(Microwave 발진기(Osc), RF 증폭기(Amp), Microwave Switch), 수신기 채널(Microwave Filter(MW Filter), RF 증폭기(Amp), Mixer, Low-Pass Filter), 트리거 채널(Acoustic transducer, Amp, and Detector) 등이 있다.
그림 1 1 MVR 구성도
DS는 Analog-Digital Converter(ADC), Digital Signal Processor(DSP) and RAM, Central Processor Unit(CPU) and Memory(Flash & RAM), and 사격 통제 컴퓨터(FCC)와의 통신을 위한 Serial Interface(RS-232/RS-422)로 구성되어 있다.
MVR은 도플러 원리로 작동된다. 다음 그림은 MVR이 어떻게 작동하는지를 그림으로 표현한 것이다. 도플러 레이더 안테나는 Microwave CW 신호를 송신하고, 발사체로부터 반사 신호를 수신하고 송신된 신호와 수신된 신호(mixer의 의미에 의해)의 차이로부터 도플러 신호를 생성한다. 도플러 신호는 증폭되어서 DS로 전달된다. DS는 아날로그 신호를 디지털 형태로 변환하여 디지털 메모리에 저장한다. DSP는 발사체의 속도를 Fast Fourier Transformation(FFT)를 이용하여 계산한다. 계산된 속도 좌표는 CPU로 전송되며, 이러한 좌표들을 이용한 fitting curve를 정의하고, 포구 출구에 대한 시간에서 인접한 부분을 외삽법에 의해 추정(extrapolate)하고, 발사체의 포구 속도를 평가한다(그림 1 3).
그림 1 2 MVR principle of operation
견고한 기계적, 전기적 시스템의 설계는 잘 알려진 진부한 무기들에 의한 폭발 및 진동 효과에 대하여 고 신뢰성 및 내성을 확보하는 이론적 선택을 근거로 한다. MVR은 전장 조건 하에서 작동시키기 위해 설계되는 전략적, 군사적 포구 속도 레이더이다. MVR은 포구의 시야를 확보할 수 있는 총포의 무반동부에 장착되거나 또는 탄도의 시작 부분에 설치 할 수 있다.
그림 1 3 Muzzle velocity extrapolation
1.2. MVR의 바람직한 기본적인 성능
1. 시스템은 견고해야 하며, 단 하나의 장치로만 구성하여 소형 및 경량이어야 한다.2. 시스템은 탱크, 곡사포 및 기타 총포 시스템에 장착 가능해야 하며, FCC(사격 통제 컴퓨터)에 직접 연결되어야 한다.
3. 모든 탄약 형태 및 구경에 대해 측정해야 한다.
4. 운영 주파수: X-band. 송신 주파수 특성의 선택, 재밍 보호, front-end 협대역 microwave filter의 포함 및 송신 주파수의 임의 변경 등을 제공해야 한다.
5. 시스템은 microwave 전송을 측정할 때만 방사해야 한다.
6. 트리거 검출 장치는 다수 무기가 동시에 발포하더라도 정확한 동작을 보장해야 한다.
7. 속도 측정의 최대 거리: 2000m
8. 속도 범위: 30~3000m/s
9. Burst rounds: 10,000rounds/minute 까지
10. 발사체의 측정 속도 정확도는 ±0.05% 보다 좋아야 한다.
11. 포구 속도 정밀도는 ±0.1% 보다 좋아야 한다.
12. 1,000 까지의 포구 속도 결과는 비휘발성(non-volatile) 메모리에 저장되어야 한다.
13. 움직임 보상 특성(총포 jump 행동에 대한 측정 및 보상이 가능한 시스템)이 제공되어야 한다.
14. 실제로 측정된 자료에 기초한 각 round(탄약 1발)에 대한 측정 정확도
15. 전체 라이프 사이클 동안 어떠한 종류의 calibration이라도 할 필요가 없다는 것을 보증하는 Self-calibration mode 시스템을 제공해야 한다.
16. 포구 속도 측정 시스템은 서로 다른 무기/탄약/장전 조합이 500개 보다 작지 않게 포함할 수 있어야 한다.
17. 소프트웨어는 비휘발성(non-volatile) 메모리(역주: flash, EEPROM 등)에 저장되어야 하며, 시스템 박스를 열 필요 없이 컴퓨터로부터 외부 인터페이스를 통하여 업데이트 해야 한다.
18. 전원이 들어가 있는 동안 Built-in 시스템 테스터를 이용한 전체 시스템 테스트을 포함하여 완전한 하드웨어 테스트를 제공해야 한다.
19. RS-232 및 RS-422 사격 통제 컴퓨터 인터페이스
20. 시스템은 NATO STANAG 4114 요구사항을 충족시켜야 한다.
1.3. 서로 다른 포구 속도에 대한 측정 거리 영역
서로 다른 포구 속도에 대한 측정 거리 영역 V0 (탄약의 구경에 의존한)가 도표-1에 있다. 이러한 영역은 MVR의 송신 전력을 계산하는데 필요하다. 파라미터 Rini, ΔR, Rfin 은 그림-4로 설명된다. 초기 거리 Rini 는 포구에서 측정 시작 순간의 round(탄약 1발)까지의 거리이다. 최종 거리 Rfin 는 포구에서 측정 종료 순간의 round(탄약 1발)까지의 거리이다.발사체의 포물선 탄도 계산을 적용하지 않으므로 계산에 사용되는 공식은 근사치를 구한다(역주: 탄도 궤적을 선형이라 간주하고 계산. 포물선의 초기범위에서는 오차가 적다). 아래의 시간 변수 값은 tini=20ms, Tob=0.5s (MVRS-700SC의 전형적인 값) 이다.
표 1 1 측정 거리 영역
1.4. MVR 기술적 파라미터의 예비 평가
1.4.1. Doppler Antenna Section (DAS)
DAS는 송신 및 수신 안테나, 트리거 채널 (음향 변환기, 앰프, 검출기), 송신기 채널 (Microwave 발진기(Osc), RF 증폭기(Amp), and Microwave Switch), 수신기 채널 (Microwave Filter(MW Filter), RF 증폭기(Amp), Mixer, and Low-Pass Filter) 을 갖고 있다.Digital Section(DS)는 Microwave 복사를 제어하고, 음향 트리거에서 발포를 감지하여 스위치를 켠다. 측정이 끝나면 Microwave 송신기는 자동으로 꺼진다.
협대역 Microwave 필터는 다른 레이더, 특히 고출력 펄스 레이더가 수신기 대역을 포화시키지 않도록 보증한다. DS는 송신 주파수를 제어한다. 이것은 여러 MVR이 서로 다른 송신 주파수로 작동하는 것을 가능하게 해준다. 표1-2는 메인 안테나의 파라미터이다. 설계 공식 및 파라미터 관련 계산식은 Appendix A1에 있다.
표 1 2 안테나 파라미터
송신기 채널(발진기 및 증폭기)의 메인 파라미터는 표1-3에 있다. 설계 공식 및 파라미터 관련 계산식은 Appendix A2에 있다.
표 1 3 송신기 채널 파라미터
수신기 채널(증폭기 및 혼합기)의 메인 파라미터는 표1-4에 있다. 설계 공식 및 파라미터 관련 계산식은 Appendix A3에 있다.
표 1 4 수신기 채널 파라미터
1.4.2. Digital Section (DS)
디지털 프로세서의 메인 파라미터는 표1-5에 있다. 설계 공식 및 파라미터 관련 계산식은 Appendix A4에 있다.표 1 5 디지털 프로세서 파라미터터
1.5. 고속 푸리에 변환 및 디지털 신호 처리
포구 속도 레이더는 cos2πf0t 형태의 순수 사인파와 같은 CW 파형을 이용한다. 이동 표적으로부터 반사된 신호의 중심 주파수는 도플러 주파수 fd 만큼 편이 될 것이다. 이 주파수는 표적의 반경속도 vr에 의존한다:fd = 2vr/λ
따라서 이 도플러 주파수(이동 표적에서의 송신 신호 및 수신 신호간의 주파수 차이)를 측정함으로써 CW 레이더는 매우 정밀하게 표적의 반경속도를 추출할 수 있다. 그림 1 4은 이러한 파형의 스펙트럼이다.
그림 1 4 도플러 스펙트럼
fd << f0 인 경우 수신된 고주파 신호로부터 도플러 주파수를 추출하고 표적속도를 측정하는 것은 불가능하다. 이것을 수행하기 위해 아래의 방안이 일반적으로 적용된다(그림 1 5).이 방안의 결과로서 저주파 스펙트럼이 생성된다(그림 1 6).
그림 1 5 저주파 스펙트럼 발생기
그림 1 6 저주파 도플러 스펙트럼
도플러 필터(그림 1 6의 점선)는 도플러 주파수의 선택 및 측정에 사용될 수 있다.
최신 레이더에서는 디지털 신호 처리가 이용된다. 왜냐하면 디지털 처리는 더욱 안정적이고 신뢰성이 있으며, 보다 큰 dynamic range(최대 최소 차이)를 얻을 수 있고, 큰 지연 시간동안 수행하는데 문제가 없으며, 디지털 방식은 많은 서로 다른 필터 특성을 얻을 수 있도록 해주며, 디지털 프로세서는 재-프로그램 가능하도록 만들 수 있다.
디지털 신호 처리란 AD 변환기에서 아날로그 신호를 디지털로 바꾸고, 디지털 프로세서에서 디지털 데이터를 처리한다는 의미이다. 그림3-4는 디지털 신호 처리를 이용한 도플러 레이더의 구조도이다.
그림 1 7 디지털 신호 처리 응용 도플러 레이더트럼
도플러 주파수를 선택하고 측정할 때 가장 적당한 디지털 방식은 이산(Discrete: 따로 계산) 푸리에 변환(DFT)이다. 만약 디지털 프로세서가 그 입력신호의 DFT를 연산하면, 출력 데이터는 신호의 스펙트럼으로 나타나게 될 것이다. 즉, DFT 프로세서는 여러 신호에서 하나의 도플러 신호를 bank 분리하는 필터처럼 동작한다. 그림-5는 DFT 프로세서의 주파수 응답이다. 디지털 신호 입력 x(n), n=0, 1, 2, …, N-1의 DFT X[k], k=0, 1, 2, …, N-1은 아래의 식에 의해 주어진다.
X [k] = , W= e ? j2π/N, k= 0,1,2,…,N-1
참고로 이 공식을 이용하여 DFT를 직접 구현하면 전부 (N-1)2 번의 디지털 곱셈 연산이 필요하다. 만약 N이 커지면, DFT 프로세서는 실시간 모드로 동작할 수 없을 것이다. 도플러 신호의 계산 속도를 올리기 위해 FFT(Fast Fourier Transform)을 사용한다. FFT는 DFT 계산을 위한 고속 정수 연산 알고리즘이다. FFT에서 디지털 곱셈 연산의 수는 대략 Nlog2N 이다. 만약 N = 1,024 = 210 이면 DFT에서는 대략 1,0002=1,000,000번 대신 FFT에서는 1,024x10(10=log2210) ? 10,000 번의 곱셈 연산을 하게 될 것이다. FFT는 N이 2의 멱수(승수, N = 2n)가 되면 특히 효과적이다. DFT에 비하여 FFT의 이득은 다음과 같이 증가하게 된다.
(N-1)2 / Nlog2N ~ N / log2N
그림 1 8 DFT(FFT)의 필터 bank 결과
2. MVR - 기본 시험 개념
포구 속도 레이더(MVR)의 주요 개념을 시험하기 위한 장치의 개략 블록도가 그림 2 1에 나와있다.그림 2 1 MVR 개략 블록도
F0 ? 10GHz 사인파형 신호(커플러 및 두개의 혼합기로 향하는), 변조 장치(주파수 범위 0~200KHz의 함수 생성기, Fd = 2V/λ ? 2x3000/0.03 = 200,000Hz) 및 처리부(ADC, DSP, 컴퓨터 및 전시기).
주파수 혼합의 주요 개념은 그것을 구현할 때 F0 및 Fd 간의 차이(이 비율은 대략 5,000)를 무시하기 때문에 발생하는 오류를 정정하는 것이다. 그 값에서 주파수 F0-Fd 성분인지 아니면 주파수 F0 및 F0+Fd 사이의 성분인지 가려내는 것은 불가능하다.
이 결점은 Agilent사 제품에 기초한 그림 2 2와 같은 구조에 의해 방지할 수 있다. 앞의 구조와 유사하게 마지막 부분은 세 개의 영역으로 나눌 수 있다.
그림 2 2 결점 방지한 블록도
MW 부분(두개의 X-band 사인파형 생성기 및 혼합기), 동기부(10MHz 동기용 사인파형 발생기) 및 처리부(ADC 보드 및 시뮬레이팅 S/W 설치된 범용 컴퓨터).
X-band 사인파형 발생기는 다음의 발생기중 하나로 대신할 수 있다: 83711B, 83712B, 83731B 또는 83732B. 이들은 주파수 범위(83711B, 83731B: 1~20GHz, 83712B, 83732B: 10MHz~20GHz) 및 변조 모드(83731B, 83732B는 내부 펄스, 주파수, 위상 및 logarithmic 진폭 변조 등의 모드를 가짐)에서 차이가 난다. 이들의 주파수 분해능은 1KHz(1Hz for option 1E8)이다. 이들 발생기의 안정성은 외부 10MHz 기준주파수와 같거나 하루 10-8 보다 작은 오차를 가지며, 모든 전력 레벨의 정확도는 2.0~2.5 dB 이다.
동기용 사인파형 발생기는 신호 발생기 #1 및 #2의 일관성을 유지하기 위해 필요하다. 이러한 용도로 Agilent 33120A를 선택할 수 있다. 그 파라미터는 다음과 같다: 주파수 범위 15MHz 까지, 분해능 10uHz, 정확도 90일에 10ppm, 고조파 왜곡 ?35dBc, 스퍼(spurious) 약 ?60dBc, 30KHz 대역에서 ?55dBc보다 작은 위상 잡음.
혼합기 역시 Agilent 제품 중에서 선택할 수 있다: 감도 ?25dBm 로서 2~12.4GHz 주파수 범위를 포함하며 최대 입력 전력이 100mW인 HP 934A Harmonic Mixer. 만약 출력 신호 레벨이 다음의 장치에 대하여 충분하지 않다면 대역폭 2~200KHz(30~3000m/s로 지정된 속도 등급에 해당)의 video 증폭기에 의해 증폭되어야 한다.
ADC는 혼합기의 저주파 신호를 디지털로 변환한다. 현재 산업계에서는 컴퓨터 메인 보드에 설치될 수 있는 많은 종류의 ADC 카드를 제시한다. 그것의 선택 시 요점은 샘플링 주파수는 400kHz 이상, ADC 워드길이는 8비트 이상, 컴퓨터 OS와 호환 가능해야 한다.
디지털 처리 중 스펙트럼 성분의 aliasing(허위신호)을 방지하기 위해 anti-aliasing 필터를 사용하여 신호 스펙트럼을 뽑아내야 한다. 이러한 필터의 구현은 선택한 ADC 카드에 따라서 서로 다른 형태를 가질 수 있다. 보드 상에 Anti-aliasing 필터가 결합된 ADC가 있다고 알려진다. 만약 ADC가 나이키스트 샘플링 비율 이상의 주파수로 아날로그 신호를 샘플링 가능하고 컴퓨터의 처리량이 충분하다면 S/W로 anti-aliasing 필터를 구현하는 것이 가능하다. 하여튼 이러한 필터의 구현은 200kHz 보다 큰 주파수를 갖는 신호 성분은 거부해야 한다.
시뮬레이팅 S/W는 도플러 주파수 편이를 판단하는 선택된 방법으로 실행해야 하고 그 처리(investigation: 조사)를 위한 적절한 인터페이스를 갖고 있어야 한다.
시험 절차는 사인파형 발생기 #2의 측정치가 상대적으로 사인파형 발생기 #1의 주파수와 일치하지 않는다는 오류 판별에 달려있다. 이러한 측정은 발생 신호의 진폭 비율 값의 차이에 대하여 도플러 주파수 편이가 가능한 전체 범위(2~200KHz)에서 지원해야 한다.
2.1. MVR 시험
완성된 시스템 시험의 일반적인 개념은 모든 시험 절차를 계층적으로 하는 것이다. 시험 절차의 관점에서 계층은 시스템의 계층을 따른다. 저수준 시험은 고수준 시험의 실패 내부에서만 제공되어야 한다.제어의 가장 높은 수준은 시스템의 일반적인 성능 시험이다. 즉 성능 시험이란 시스템의 주요 목표에 대한 특성을 나타낸다. 그 다음의 시험 수준은 하부 시스템의 시험 수준, 그 후에 시스템의 일반적인 성능 시험 실패를 유발하는 장치(조립 부품, 구성 요소)를 결정하기까지 등의 장치 수준이다. 이러한 시험 시스템은 실행 가능한 조건(오고 가야하는)에 있어야 한다.
이렇게 단순해 보이는 시험 방법에 의해 MVR은 계층적인 시험 절차가 필수적으로 적용된 완성 시스템으로서의 특징을 나타낼 수 있다.
MVR의 주요 목표는 특정 정확도로써 특정 거리에서의 특정 투영 포탄(포구) 속도의 측정이다. 아래의 시험들은 MVR의 하부시스템 시험에서 선택 가능하다.
2.2. 투영 포탄 속도의 측정
이 시스템 시험 동안 전체 운영 주파수 대역 내에서 주파수 측정의 정확도를 결정해야 한다. 시험 절차는 최대한의 거리(이 경우 signal-to-thermal 잡음 비율은 미미하다)에서 수행되어야 함은 당연하다. 잡음 재밍 신호의 존재는 특정 값 보다 측정 정확도가 감소하지 않아야 한다. 이 시스템 시험은 반복적인 시나리오를 만드는 것이 가능한 경우에만 시험할 수 있기 때문에 모의기의 도움이 제공되어야 한다.일반적인 시험 장비의 배치는 그림 2 3과 같다. 신호 모의기는 발사체 하나로부터 반사된 것과 유사한 신호를 발생한다. 시험 시작부터 끝까지 시험 진행 기간 동안에 방출 신호를 수반한 주파수의 도플러 주파수 편이 및 방출 신호 레벨을 변경하는 것이 가능해야 한다. 잡음 재머는 신호 레벨, 스펙트럼 중심 주파수 및 대역을 바꾸는 것이 가능해야 한다. 제어(트리거) 장치는 shot을 모의하고 MVR 및 신호 모의기를 제어한다. 수신 컴퓨터는 시험결과를 처리한다.
그림 2 3 시험 장비의 배치
우선 첫째로 시험 절차는 특정 주파수에서 정확도를 검사해야 한다. 최종 단계는 투영 이동의 시뮬레이션 하에서 정확도를 측정하는 것이다.
2.3. MVR 하부시스템 성능 시험
2.3.1. 최대 탐지 거리
이 시험은 MVR 송신기, 안테나 시스템 및 수신기의 운영 능력을 검사한다. 이 시험 결과는 탐지확률 의존성과 대비하여 특정 투영 RCS 하의 거리 및 오경보확률을 표시한다. 시험 장비 배치는 그림 2 3에서 잡음 재머를 제외한 것과 유사하다.2.3.2. 안테나 패턴 측정
이 시험은 안테나 시스템의 성능(2D 안테나 패턴, 안테나 이득, 안테나 극성 특성)을 검사한다. 이 시험은 턴테이블(포지셔너)이 필요하기 때문에 무반향 챔버 내에서 시험해야 한다.2.3.3. 송신기, 수신기, 프로세서 성능 시험
이 시험은 상호작용 하지않는 하부시스템의 파라미터(출력 전력, 송신기의 주파수 설정의 정밀도, 감도, front end 대역, 수신기 잡음 형상, 프로세서의 S/W 유효성)를 시험한다. 이것들은 팩토리 시험 기간동안 검사해야 한다.References
1. Skolnik M., Introduction to Radar Systems, 3rd ed., McGraw-Hill, New York, NY, 2001.
2. James Bao-Yen Tsiu, Microwave Receivers and Related Components, Peninsula Publishing, Los Altos, CA, 1985.
3. Brookner E., Radar Technology, Artech House, Norwood, Mass., 1986.
4. Skolnik M., Radar Handbook, 2nd ed., McGraw-Hill, New York, NY, 1990.
5. Electronic Warfare and Radar Systems Engineering Handbook, NAWCWPNS TP 8347, 1999.
Appendix A1 : 안테나 파라미터
안테나 크기는 프로토타입 MVRS-700SC의 안테나에 의거하여 선택하였다.
- 수평 치수 = 182 mm
- 수직 치수 = 95 mm
균등 분포에 의한 안테나 이득은 [5, p.3 ? 1.1 ]:
G = 1.4 DH DV (A1.1)
여기서 치수 DH (DV)는 cm 단위로 주어진다.
가중치 함수를 [1, p.549; 4, p.10.31]과 같이 선택하면:
0.33 +0.67cos2(πz/2) (A1.2)
본 가중치 함수는?25.7 dB 사이드로브 레벨로 준다.
선형 안테나에 대한 이득 손실은 0.55 dB 이다. 평면 안테나는 손실이 두 배이다.
가중 분산(A1.2)을 가진 안테나의 이득(Gw)은:
Gw = G ? 1.1 (A1.3)
여기서 Gw (G)는 dB 단위로 주어진다.
빔폭(deg)은 다음 공식에 의해 주어진다:
63λ/D (A1.4)
여기서 D=안테나 직경.
Appendix A2 : 송신기 파라미터
Frequency: X-band (λ=0.03 m) is specified by requirements.
Frequency stability δf/fo (short-time) can be determined from the inequality:
δf/fo ≤0.1fS/Nfo (A2.1)
where fS=400,000 Hz (Nyquist sampling rate); N=1024 (FFT number of points).
After substituting specified values we obtain
δf/fo ≤ 0.1?400,000/(1024?1010)=4?10-9 (A2.2)
Therefore we can choose δf/fo = 10-3 ppm.
The transmitter average power Pav is given by
Pav =
where
k=1.38?10-23 J/K
To=290oK
Fn=4 dB (Noise figure)
SNR=20 dB
Rmax=maximum range at which the velocity measurement occurs
(Depends on ammunition)
L=10 dB (total system loss)
fS=400,000 Hz (sampling frequency)
Gw=22.7 dB (gain)
λ=0.03 m
RCS=(λ?r)/(8πsinθ(tanθ)2) radar cross section of a projectile,
where r=half of a caliber; θ=angle of projectile's orientation
N=1024 (FFT number of points) (A2.3)
The numerical results for Pav are given below in the Table A2.1.
Table A2.1
Caliber, mm RCS, dBsm Rmax, m Pav, mW
70
(Mortar) -12 15.6 2? 10-3
105
(Howitzer) -10 312 25
7.62
(Rifle) -22 416 1,100
30
(Antiaircraft Gun) -16 520 670
155
(Antitank projectile) -9 1560 1,300
Amplifier's gain is given by
GATx ≥ max(Pav)/PLO=1,300/200=6.5=8 dB (A2.4)
where PLO=200 mW is typical value for PLDRO [www.microwave-dynamics.com/irpldro.html]. The MVRS-700SC uses the FETDRO type of solid-state transmitter.
Appendix A3 : 수신기 파라미터
Amplifier's gain is given by
GARx ≥ Smix(dBm)-minPin(dBm)=-25 ? (-124 ) = 99 dB (A3.1)
where
Smix=-25 dBm typical sensitivity of Agilent X-band mixer [http://used-line.com/cgi-bin/a_view/view_item.cfm?itemID=4177244]
minPin=kToFn(SNR)fS/N=1.38?10-23 ?290? 2.5? 100? 400,000/1024 = 4? 10-16 W = -124 dBm
Dynamic range is given by
(A3.2)
Sensitivity is given by
SRx≤ minPin=kToFn(SNR)fS/N=1.38?10-23 ?290? 2.5? 100? 400,000/1024
=4?10-16 W =-124 dBm (A3.3)
Appendix A4 : 디지털 프로세서 파라미터
To measure Doppler frequency, the mathematically transformation, FFT (Fast Fourier Transform), is used. To use the FFT, the signal must first be converted into digital numbers. This is done using an A/D (analog to digital) converter. By digitizing any signal, is it very important that the digitizer rate, the sample frequency fS, is at least twice the highest Doppler frequency of the signal fdmax
fS ≥ 2? fdmax
This is called the Nyquist criteria, and if it is fulfilled it will mean that the original (analog) signal can be recreated without any loss. In the MVR, the Nyquist criteria is fulfilled by setting the maximum velocity Vomax
fdmax=2? Vomax/λ= 2?3000/0.03=200,000 Hz
Based on this parameters, we get the sampling frequency
fS ≥ 2? fdmax=2?200,000 = 400,000 Hz (A4.1)
첨부: 도플러속도측정기.v4.pdf
